【導(dǎo)讀】通信系統(tǒng)中的我國(guó)自主研發(fā)的TD-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。ZXTRB328的仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)一步掌握TD-SCDMA技術(shù)。的能力，并具備一定的科學(xué)研究能力。第01—04周：廣泛查閱資料，確定論文的總體設(shè)計(jì)方案。置實(shí)驗(yàn)，在此之上完成畢業(yè)論文。第15周：整理資料，裝訂論文，準(zhǔn)備答辯。[2]中興通訊NC教育管理中心.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M].[4]彭木根，王文博.TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2020.[5]李世鶴.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[M].人民郵電出版社,2020.[7]樊昌信等.通信原理（第六版）[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2020.[9]劉寶玲等.3G移動(dòng)通信系統(tǒng)概述[M].人民郵電出版社,2020.[10]TD-SCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù).中興通訊股份有限公司.[11]王自清著.寬帶CDMA移動(dòng)通信原理[M].電子工業(yè)大學(xué)出版社，2020.[13]何林娜.數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2020.[14]吳偉陵.移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù).北京郵電大學(xué)出版社，2020.（第三版）[M].清華大學(xué)出版社，2020.

　　

【正文】 速率為 。 TS0 總是固定地用作下行時(shí)隙來發(fā)送系統(tǒng)廣播信息，是廣播信道 PCCPCH 獨(dú)自占用的時(shí)隙。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 而 TS1 總是固定地用作上行時(shí)隙。其它的常規(guī)時(shí)隙可以根據(jù)需要靈活地配置成 上行或下行以實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的傳輸，上下行的轉(zhuǎn)換由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（ Switch Point）分開。每個(gè) 5ms 的子幀有兩個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（ UL 到 DL 和 DL 到 UL），第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)固定在 TS0 結(jié)束處，而第二個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)則取決于小區(qū)上下行時(shí)隙的配置。 UpP TS ( 160 ch i p s ) 子幀 5m s ( 640 0c hi p ) T s 0 T s 1 8M ch i p/ s T s 4 T s2 T s 3 T s 5 T s 6 Dw P TS ( 96 ch i p s ) G P ( 96 ch i p s ) 轉(zhuǎn)換點(diǎn) 轉(zhuǎn)換點(diǎn) 圖 52 TDSCDMA 子幀 結(jié)構(gòu) 時(shí)隙結(jié)構(gòu) 時(shí)隙結(jié)構(gòu)也就是突發(fā)的結(jié)構(gòu)。 TDSCDMA 系統(tǒng)共定義了 4 種時(shí)隙類型，它們是 DwPTS、 UpPTS、 GP和 TS0~TS6。其中 DwPTS 和 UpPTS 分別用作上行同步和下行同步，不承載用戶數(shù)據(jù)， GP用作上行同步建立過程中的傳 播時(shí)延保護(hù)， TS0~TS6用于承載用戶數(shù)據(jù)或控制信息。 考慮到小區(qū)內(nèi)距離基站不同距離用戶接受 DwPts 和 UpPts 時(shí)間不同，而必須又要遵從上下行的同步關(guān)系，因此采用 GP 做為緩沖區(qū)，使不同的用戶有足夠的時(shí)間進(jìn)行提前發(fā)送和接收。當(dāng)然 GP 的長(zhǎng)度決定了小區(qū)的最大覆蓋距離。折合半徑 。對(duì)于大一些的小區(qū)，提前 UpPTS 將干擾臨近 UE 的 DwPTS 的接收，這是允許和可接受的。 傳輸信道到物理信道的映射 三種信道模式 邏輯信道： MAC 子層向 RLC 子層提供的服務(wù)，它描述的是傳送什么類 型的信息 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 傳輸信道：物理層向高層提供的服務(wù)，它描述的是信息如何在空中接口上傳輸 物理信道：承載傳輸信道的信息 傳輸信道對(duì)物理信道的映射關(guān)系 表 51 給出了 TDSCDMA 系統(tǒng)中傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系。表中部分物理信道與傳輸信道并沒有映射關(guān)系。按 3GPP 規(guī)定，只有映射到同一物理信道的傳輸信道才能夠進(jìn)行編碼組合。由于 PCH 和 FACH 都映射到 SCCPCH，因此來自 PCH 和 FACH 的數(shù)據(jù)可以在物理層進(jìn)行編碼組合生成 CCTrCH。其它的傳輸信道數(shù)據(jù)都只能自身組合成，而不能相互組合。另外， BCH和 RACH 由于自身性質(zhì)的特殊性，也不可能進(jìn)行組合。 表 51 TDSCDMA 系統(tǒng)中傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系 傳輸信道 物理信道 DCH 專用物理信道 (DPCH) BCH 主公共控制物理信道 (PCCPCH) PCH 輔助公共控制物理信道 (SCCPCH) FACH 輔助公共控制物理信道 (SCCPCH) RACH 物理隨機(jī)接入信道 (PRACH) USCH 物理上行共享信道 (PUSCH) DSCH 物理下行共享信道 (PDSCH) 下行導(dǎo)頻信道 (DwPCH) 上行導(dǎo) 頻信道 (UpPCH) 尋呼指示信道 (PICH) 快速物理接入信道 (FPACH) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 TDSCDMA信道編碼及復(fù)用 為了保證高層的信息數(shù)據(jù)在無線信道上可靠地傳輸，需要對(duì)來自 MAC 和高層的數(shù)據(jù)流（傳輸塊／傳輸塊集）進(jìn)行編碼／復(fù)用后在無線鏈路上發(fā)送，并且將無線鏈路上接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼／解復(fù)用再送給 MAC 和高層。在相應(yīng)的每個(gè)傳輸時(shí)間間隔 TTI（ Transmission Time Interval），數(shù)據(jù)以傳輸塊的形式到達(dá) CRC單元。這里的 TTI 允許的取值間隔是： 10ms、 20ms、 40ms、 80ms。圖 53 給出了 TDSCDMA 上、下行鏈路的傳輸信道復(fù)用結(jié)構(gòu)。圖中每個(gè)虛線框表示一個(gè) TTI的傳輸塊的基帶處理流程。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 tUttttvvvv,3,2,1,, ? ppUpppuuuu ,321? Sssss ,321? iiViiiffff ,321? ppUpppw ,321? tMttttgggg,3,2,1,, ? ii m Aimimimaaaa ,321? iiTiiitttt ,321? iiEiiicccc ,321? ii m Bimimimbbbb , .. . .,321 iirKiririroooo ,321? iiNiiieeee ,321? iiTiiidddd ,321? 附加 CRC 校驗(yàn)位 傳輸塊級(jí)聯(lián) / 分割 信道編碼 無線幀均衡 第一次交織 無線幀分段 速率匹配 物理信道映射 子幀分割 傳輸信道復(fù)用 物理信道分割 第二次交織 子幀分割 物理信道映射 P hC H1, P hC H2, P hC H3,….., P hC Hk, 傳輸信道 i 速率匹配 傳輸信道 m 傳輸信道 n 速率匹配 圖 53 用于上行及下行鏈路的傳輸信道編碼 /復(fù)用步驟 合并為 CCtrCH 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 下面以廣播信道為例說明信道復(fù)用和交織過程。 BCH 的傳輸時(shí)間間隔為 20 ms，數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度固定為 246 比特，不足部分由 RRC層負(fù)責(zé)補(bǔ)足，信道的其它參數(shù)可參見表 52 。物理層收到來自 BCH 傳輸信道的數(shù)據(jù)塊后，將按如下步驟進(jìn)行處理： 為傳輸塊附加上 16 比特 CRC 校驗(yàn)碼和用于信道編碼的 8 個(gè)尾比特，數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度變?yōu)?270 比特； 按 1/3 碼率的卷積編碼進(jìn)行信道編碼，數(shù)據(jù)塊變?yōu)?270*3=810 比特； 按要求進(jìn)行第 1次交織； 將數(shù)據(jù)塊按基本傳輸時(shí)間間隔（ 10 ms）進(jìn)行無線幀分割， 20 ms 的數(shù)據(jù)塊被平均分割成兩個(gè)相同大小的塊，每個(gè)塊的長(zhǎng)度為 405 比特； 按每幀的物理信道容量進(jìn)行速率匹配。 BCH 傳輸信道被映射到物理信道PCCPCH，每個(gè)無線幀的信道容量為 352 比特。因而 405 比特的輸入數(shù)據(jù)按給定的算法被打孔打掉 405352=53 比特； 進(jìn)行第二次交織。 表 52 BCH 參數(shù) 傳輸快大小 246bit CRC 校驗(yàn) 16 bit 編碼方案 1/3 卷積編碼 傳輸時(shí)間間隔 TTI 20ms 碼道和時(shí)隙 擴(kuò)頻因子 SF=16； TS0 的 2 個(gè)碼分信道 TFCI 0 bit TPC 0 bit 擴(kuò)頻與調(diào)制 擴(kuò)頻與調(diào)制過程 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 圖 54 擴(kuò)頻與調(diào)制過程（ 1） 來源于物理信道映射的比特流在進(jìn)行擴(kuò)頻處理之前，先要經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制。所謂數(shù)據(jù)調(diào)制就是把 2個(gè)（ QPSK 調(diào)制）或 3 個(gè)（ 8PSK 調(diào)制）連續(xù)的二進(jìn)制比特映射成一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)。 經(jīng) 過物理信道映射之后，信道上的數(shù)據(jù)將進(jìn)行擴(kuò)頻和擾碼處理。 擴(kuò)頻和擾碼后的復(fù)值數(shù)據(jù) 子幀 形成 M i d a m bl e 碼 實(shí)部和虛部分離 F I R 脈沖成形濾波器 R e {S } F I R 脈沖成形濾波器 I m {S } D C A D C A co s( ? t) si n ( ? t) 圖 55 擴(kuò)頻與調(diào)制過程（ 2） 在發(fā)射端，數(shù)據(jù)經(jīng)過擴(kuò)頻和擾碼處理后，產(chǎn)生碼片速率的復(fù)值數(shù)據(jù)流。流中的每一復(fù)值碼片按實(shí)部和虛部分離后再經(jīng)過脈沖成形濾波器成形，然后發(fā)送出去。 數(shù)據(jù)調(diào)制 調(diào)制就是對(duì)信息源信息進(jìn)行編碼的過程，其目的就是使攜帶信息的信號(hào)與信道特征相匹配以及有效地利用信道。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 QPSK 調(diào)制 為減小傳輸信號(hào)頻帶來提高信道頻帶利用率，可以將二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為多進(jìn)制數(shù)據(jù)來傳輸。多進(jìn)制的基帶信號(hào)對(duì)應(yīng)于載波相位的多個(gè)相位值。 QPSK 數(shù)據(jù)調(diào)制實(shí)際上是將連續(xù)的兩個(gè)比特映射為一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)： 連續(xù)二進(jìn)制比特 復(fù)數(shù)符號(hào) 00 +j 01 +1 10 1 11 j 8PSK 調(diào)制 8PSK 數(shù)據(jù)調(diào)制實(shí)際上是將連續(xù)的三個(gè)比特映射為一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)。在 TDSCDMA 系統(tǒng)中，對(duì)于 2Mbps 業(yè)務(wù)采用 8PSK 進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，此時(shí)幀結(jié)構(gòu)中將不 使用訓(xùn)練序列，全部是數(shù)據(jù)區(qū)，且只有一個(gè)時(shí)隙，數(shù)據(jù)區(qū)前加一個(gè)序列。 擴(kuò)頻調(diào)制 擴(kuò)頻，就是用于高于比 特速率的數(shù)字序列與信道數(shù)據(jù)相乘，相乘的結(jié)果擴(kuò)展了信號(hào)的寬度，將比特速率的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成具有碼片速率的數(shù)據(jù)流。擴(kuò)頻處理通常也叫信道化操作，所使用的數(shù)字序列稱為信道化碼，在 TDSCDMA 系統(tǒng)中，使用 OVSF（正交可變擴(kuò)頻因子）作為擴(kuò)頻碼，上行方向的擴(kuò)頻因子 16，下行方向的擴(kuò)頻因子為 16。 擾碼與擴(kuò)頻類似，也是用一個(gè)數(shù)字序列與擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)相乘，與擴(kuò)頻不同的是，擾碼用的數(shù)字序列與擴(kuò)頻后的信號(hào)序列具有相同的碼片速率，所作的乘法運(yùn)算是一種逐碼片相乘的運(yùn)算。擾碼的目的是為了標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的小區(qū)屬性，將不同的小區(qū)區(qū)分開來。擾碼是在擴(kuò)頻之后使用的，因此它不會(huì)改變信號(hào)的帶寬，而只是將來自不同信源的信號(hào)區(qū)分開來，這樣，即使多個(gè)發(fā)射機(jī)使用相同的碼字?jǐn)U頻也不會(huì)出現(xiàn)問題。在 TDSCDMA 系統(tǒng)中，擾碼序列的長(zhǎng)度固定為 16，系統(tǒng)共定義了 128 個(gè)擾碼，每個(gè)小區(qū)配置 4 個(gè)。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 正交可變擴(kuò)頻因子 (OVSF)碼 Q k = 1 Q k = 2 Q k = 4 ) 1 ( ) 1 ( 1 ? ? ? k Q a ) 1 , 1 ( ) 1 ( 2 ? ? ? k Q a ) 1 , 1 ( ) 2 ( 2 ? ? ? ? k Q a ) 1 , 1 , 1 , 1 ( ) 1 ( 4 ? ? ? k Q a ) 1 , 1 , 1 , 1 ( ) 2 ( 4 ? ? ? ? ? k Q a ) 1 , 1 , 1 , 1 ( ) 3 ( 4 ? ? ? ? ? k Q a ) 1 , 1 , 1 , 1 ( ) 4 ( 4 ? ? ? ? ? k Q a 圖 56 OVSF 碼樹 TDSCDMA 系統(tǒng)使用的信道化碼是正交可變擴(kuò)頻因子碼（ OVSF），使用 OVSF技術(shù)可以改變擴(kuò)頻因子，并保證不同長(zhǎng)度的不 同擴(kuò)頻碼之間的正交性。 OVSF 碼可以用碼樹的方法來定義。碼樹的每一級(jí)都定義了一個(gè)擴(kuò)頻因子為Qk的碼。并不是碼樹上所有的碼都可以同時(shí)用在一個(gè)時(shí)隙中，當(dāng)一個(gè)碼已經(jīng)在一個(gè)時(shí)隙中采用，則其父系上的碼和下級(jí)碼樹路徑上的碼就不能在同一時(shí)隙中被使用，這意味著一個(gè)時(shí)隙可使用的碼的數(shù)目是不固定的，而是與每個(gè)物理信道的數(shù)據(jù)速率和擴(kuò)頻因子有關(guān)。 擴(kuò)頻調(diào)制的原理 擴(kuò)展頻譜（簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻）通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，是碼分多址的基礎(chǔ)，是數(shù)字移動(dòng)通信中的一種多址接入方式。特別是在第三代移動(dòng)通信中，它已成為最主要的多址接 入方式。擴(kuò)頻通信在發(fā)端，采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所船信息必需的帶寬；在收端，采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)來源于信息論和抗干擾理論。 仙農(nóng)在信息論研究中總結(jié)出的信道容量公式，即仙農(nóng)公式： C = W Log2(1+S/N) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 式中： C信息的傳輸速率 S有用信號(hào)功率 W頻帶寬度 N噪聲功率 由式中可以看出： 為了提高信息的傳輸速率 C，可以從兩種